一种滤除衰减直流分量的同步相量测量的实现方法
【专利摘要】本发明涉及电力系统同步相量测量【技术领域】，特别是一种滤除衰减直流分量的同步相量测量方法。基于传统离散傅里叶(DFT)算法，用复合梯形公式和线性插值法分别计算三个连续数据窗基波分量的实部和虚部，再计算实部和虚部的误差估计值，利用所得误差估计值对原实部和虚部进行修正，滤除电力系统中衰减直流分量给同步相量测量方法带来的影响。该方法在电力系统静态条件和动态条件下都拥有较高的同步相量测量精度和抗噪性，并且滤除了电力系统中衰减直流分量带来的影响，提高了同步相量测量方法在电力系统发生故障时的测量精度。
【专利说明】一种滤除衰减直流分量的同步相量测量的实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统同步相量测量【技术领域】，特别是一种滤除衰减直流分量的同 步相量测量方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球电力市场和区域电网工程的发展，电网的运行环境变得日渐复杂，新的 安全隐患也随之产生，在电力系统动态条件下对电网进行实时地监控变得尤为重要。目前， 广域测量系统（WAMS)作为一种新型、高效电网动态监控系统，为电网动态安全监控提供了 新的技术保障。WAMS采集的数据具有同步性，同时，采集数据的处理结果要求相量数据带有 精确的时标，所以同步相量测量技术是WAMS得以实现的基础，且同步相量测量方法是同步 相量测量技术的核心部分，测量的精度将直接对电力系统故障分析、继电保护和稳定控制 等应用的准确性造成影响。因此，同步相量测量方法逐渐成为近几年来研究的热点。
[0003] 目前，电力系统相量的测量方法有过零点检测法、瞬时值法、Prony法、小波变换 法、卡尔曼滤波法和DFT法等。过零点检测法容易受随机噪声和信号过零点处谐波影响而 且实时性不好，易受系统动态条件的影响，测量误差不易控制。瞬时值法要求信号的波形为 标准工频正弦波，对输入波形要求较高，通用性不强，且计算量较大。Prony法无法反映出系 统动态条件下的非平稳性，且噪声对其拟合的结果影响很大，当噪声信噪比小于40dB，会得 到不正确的结果。小波变换法不能在以额定频率为中心频率的窄带信号的同步相量测量中 得到很好的体现，且由于小波分析运算复杂会影响同步相量测量的速度以及增加了数字信 号处理器（DSP)的负担。卡尔曼滤波法在同步相量的相角测量中，存在着较大的误差，无法 满足同步相量相角测量的要求。DFT法在电力系统动态条件下，如信号频率发生偏移时，会 由于频率泄露的原因而产生较大的误差。但是由于在抑制谐波上拥有的优势，使现在绝大 多数实际的同步相量测量方法都是以DFT法为基础的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种滤除衰减直流分量的同步相量测量方法。该方法不仅 能在电力系统静态、动态条件下都拥有较高的同步相量测量精度和抗噪性，而且对电力系 统中衰减直流分量带来的误差能进行有效的滤除，提高同步相量测量方法在电力系统发生 故障时的测量精度。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：用积分公式和欧拉公式将电力信号转换 为复数形式，用连续傅里叶积分表示出电力信号复数形式中的基波分量，采用复合梯形公 式和线性插值法分别计算三个连续数据窗基波分量的实部和虚部，再计算由于衰减直流分 量而产生的相量实部和虚部的误差估计值，利用所得误差估计值对原实部和虚部进行修 正。其具体步骤如下：
[0006] 步骤1 :给定电力信号x(t):
[0007]
【权利要求】
1. 一种滤除衰减直流分量的同步相量测量方法，其特征在于： 步骤1:给定电力信号X(t):
式中，X〇为直流分量；τ为衰减时间常数；X(n)，《分别为η次谐波的幅值和初相角， = f，其中仁为采样频率，f。为额定频率； /〇 步骤2 :将电力信号x(t)用傅里叶级数表示：
步骤3 :设数据窗个数为M，且每个数据窗长度为N+2 ;设m为数据窗序号，取m = 1 ;用 积分公式将电力信号x(t)傅里叶级数表达式中的傅里叶系数转换 Γ-0 为如下离散形式，从离散形式中可获得各采样点的值：
步骤4 :用欧拉公式将电力信号的傅里叶级数形式转换为复数形式：
式中，x(t)包含多次谐波，而系数，η = 1, 2, 3...；
步骤5 :用连续傅里叶积分表示电力信号复数形式中的基波分量：
式中，
ΛΝ为分数，为当实际工作频率f偏离额定频率&时，数据窗长度 发生的偏移，f通过频率跟踪方法获得； 步骤6 :用复合梯形公式和线性插值法分别计算第m、m+1、m+2三个连续数据窗中基波 分量连续傅里叶积分表达式中相量的实部和虚部；
式中，At为采样时间间隔，为额定角频率； 算得出由于衰减直流分量而产生的相量实部误差估计值Λ δ a和虚部误差估计值Λ Sb:
式中，δ i = cos(c〇 At)，δ 2 = sin(c〇 At)，ω = 2 π f，f为实际工作频率，f通过频 率跟踪方法获得； 步骤8:将Ref.f)，ImfA与Λ δ a，Λ 相减，即对原相量实部和虚部进行修正，得到 滤除了衰减直流分量所产生的误差的相量实部％和虚部a2 :
步骤9 :令m = m+1，数据窗序号m如果大于数据窗个数M，则结束同步相量测量，否则 转到步骤6继续同步相量的测量。
【文档编号】G01R31/00GK104049144SQ201410298815
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】金涛, 程远, 黄宴委, 顾小兴 申请人:福州大学